CN111571066A - 一种适合水下环境的低氢型不锈钢自保护药芯焊丝 - Google Patents

一种适合水下环境的低氢型不锈钢自保护药芯焊丝 Download PDF

Info

Publication number
CN111571066A
CN111571066A CN202010307675.6A CN202010307675A CN111571066A CN 111571066 A CN111571066 A CN 111571066A CN 202010307675 A CN202010307675 A CN 202010307675A CN 111571066 A CN111571066 A CN 111571066A
Authority
CN
China
Prior art keywords
flux
stainless steel
cored wire
low
hydrogen
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010307675.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111571066B (zh
Inventor
李洪亮
马强
朱强
雷玉成
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu University
Original Assignee
Jiangsu University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu University filed Critical Jiangsu University
Priority to CN202010307675.6A priority Critical patent/CN111571066B/zh
Publication of CN111571066A publication Critical patent/CN111571066A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111571066B publication Critical patent/CN111571066B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/36—Selection of non-metallic compositions, e.g. coatings, fluxes; Selection of soldering or welding materials, conjoint with selection of non-metallic compositions, both selections being of interest
    • B23K35/368—Selection of non-metallic compositions of core materials either alone or conjoint with selection of soldering or welding materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K35/00—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting
    • B23K35/02—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape
    • B23K35/0255—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by mechanical features, e.g. shape for use in welding
    • B23K35/0261—Rods, electrodes, wires
    • B23K35/0266—Rods, electrodes, wires flux-cored

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Nonmetallic Welding Materials (AREA)

Abstract

本发明属于焊接材料领域，涉及一种适合水下环境的低氢型不锈钢自保护药芯焊丝。其包括外层金属皮和内部药芯，所述外层金属皮为316L不锈钢带，其特征在于：所述内部药芯由造气造渣剂、稳弧剂及合金剂组成，各组成成分的质量百分比为：造气造渣剂40‑60％，稳弧剂2‑5％，脱氧剂3‑15％，合金剂30‑50％。本发明的自保护药芯焊丝，造气造渣剂起到保护焊缝金属的作用，焊接起弧容易，电弧稳定性好，可实现低合金钢、不锈钢等金属结构的全位置水下焊接，所得焊接接头质量高，可以对核电及海洋等水下环境中相关的金属结构进行高质量的修复及焊接。

Description

一种适合水下环境的低氢型不锈钢自保护药芯焊丝
技术领域
本发明属于焊接材料领域，涉及一种适合水下环境的低氢型不锈钢自保护药芯焊丝。
背景技术
水下环境中服役的钢结构，除受到工作载荷之外，还承受风暴、潮水、波浪等引起的附加载荷以及流沙磨蚀和海水腐蚀的作用。海上和近海设施在设计规划、制造选材及焊接质量上有更高的要求，海上设施的应急修复和日常维护工作使水下焊接技术成为海洋工程建设中的关键技术。目前水下环境中不锈钢结构的焊接材料以焊条为主，其焊接效率低，无法实现高效高质的水下焊接修复。
专利CN102229029A、CN102451961A、CN103949796A及JP2017131912A均公布了一种不锈钢用药芯焊丝，但这些专利公布的焊丝属于气保护性，无法实现自保护功能，仅能用于陆地环境，进行水下焊接时易出现夹渣缺陷，无法对焊缝金属实现有效保护，性能较差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是为了克服现有技术的不足，提供了一种制作方便、适合水下环境的低氢型不锈钢自保护药芯焊丝，可以实现对水下碳钢、低合金钢和不锈钢的焊接。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案：一种适合水下环境的低氢型不锈钢自保护药芯焊丝，包括外层金属皮和内部药芯，所述外层金属皮为316L不锈钢带，其特征在于：所述内部药芯由造气造渣剂、稳弧剂及合金剂组成，各组成成分的质量百分比为：造气造渣剂40-60％，稳弧剂2-5％，脱氧剂3-15％，合金剂30-50％。
其中造气造渣剂由不同质量百分比的萤石、BaF2、碳酸盐和金红石组成，萤石所占比例为22-30％，BaF2所占比例为8-14％，金红石比例为9-13％，碳酸钙所占比例为1-3％。
药芯中加入30-50％的合金剂，由不同质量百分比的铬镍合金粉和钼铁及锰铁组成，铬镍合金粉按比例进行配制，由真空真空熔炼炉，经雾化成合金粉末，其中镍铬合金(Ni/Cr,50/50，指Ni/Cr质量比为50:50，下同)占比30-45％，Mo铁(Mo/Fe,60/40)占比0-2％，锰铁(Mn/Fe,45/55)占比0-3％。
其中稳弧剂是由质量百分比为1-3％LiF和0-2％CeO2组成，以提高电弧稳定性。
药芯中加入质量百分比为3-15％的脱氧剂，脱氧剂由3-10％的Al/Mg(50/50)合金及0-5％的硅铁(硅/铁，45/55)组成。
上述药粉的化学成分中，各组成的作用机制如下：
本发明中，金红石主要起造渣和稳定焊接过程的作用，碳酸盐和氟化物的添加有两方面的作用，一方面，通过优化其比例，使焊后熔渣为偏碱性的中性渣，提高合金元素的过渡系数，另一方面，借助氟化物和碳酸钙的作用，降低焊缝金属的扩散氢含量，降低焊接接头的氢致裂纹倾向，实现对水下焊接过程的渣气联合保护，本发明中造气造渣剂的加入量为40-60％。
本发明中，加入的合金剂目的是提高焊缝金属综合性能，一方面镍铬合金粉通过真空熔炼使其充分均匀混合，并保证焊后金属具有合适的铁素体/奥氏体比例，降低其热裂纹倾向，此外，Mo元素的添加可以保证焊缝金属的耐点蚀性，本发明中合金剂的加入量为30-50％。
本发明的优势和特点在于：本发明的一种适合水下环境的低氢型不锈钢自保护药芯焊丝，制作工艺简单，焊接接头扩散氢含量低，综合性能优良。可以实现对水下碳钢、低合金钢及不锈钢的水下焊接。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明的一种适合水下环境的低氢型不锈钢自保护药芯焊丝做进一步说明。
一种适合水下环境的低氢型不锈钢自保护药芯焊丝。包括外层金属皮和内部药芯，其特征在于外层金属皮为316L带，内部药芯具体成分由造气造渣剂、稳弧剂及合金剂组成，各组成成分的质量百分比为：造气造渣剂40-60％，稳弧剂2-5％，脱氧剂3-15％，合金剂30-50％。
本发明的药芯焊丝制备方法为：按照比例准确称量粉末，使用三维混粉机进行机械混匀，混粉机转速12-20r/min，根据混粉量的不同，混粉时间为4-8小时；药芯焊丝外皮选择316L不锈钢带，钢带规格：0.5mm×8mm；在药芯焊丝生产线上制备出截面呈‘O’形的药芯焊丝，药芯焊丝直径1.6mm，药芯填充率为18-25％。
表1为本发明实例所用的焊接工艺参数。
表1本发明实例所用的焊接工艺参数
焊接电压(V) 焊接电流(A) 焊接速度(m/min) 送丝速度(mmin)
28-32 200-240 90-120 4-6
表2为本发明水下湿法焊接用药芯焊丝各实施例的化学成分。
表2水下湿法焊接用自保护药芯焊丝典型实施例的化学成分
实施例 CaF<sub>2</sub> BaF<sub>2</sub> TiO<sub>2</sub> Al/Mg CaCO<sub>3</sub> 铬镍 钼铁 锰铁 硅铁 LiF CeO<sub>2</sub>
1 22 8 9 8 3 43 1 1 3 1 1
2 26 11 11 6 1 38 2 2 0 1 2
3 30 14 14 3 2 33 0 0 2 2 0
表3为本发明实例所得到的焊缝金属的力学性能及扩散氢含量。
表3本发明实例所得到的焊缝金属的力学性能及扩散氢含量
Figure BDA0002456351460000041
采用实施例1-3的药芯组分制备的不锈钢自保护药芯焊丝，在未添加任何保护情况下，进行水下焊接试验。结果发现，采用本发明的不锈钢自保护药芯焊丝能够获得高质量的不锈钢水下焊接接头；母材性能优异，无裂纹，气孔率很低。特别是采用实施例3的药芯组分制备的不锈钢自保护药芯焊丝，显示了良好的焊接工艺性能，与常用的水下自保护药芯焊丝比，相同条件下，焊丝的电弧稳定性提高15％，扩散氢含量几乎达到空气环境下的标准，接头力学性能优良，可以满足水下钢结构的实际焊接需求。

Claims (8)

1.一种适合水下环境的低氢型不锈钢自保护药芯焊丝，包括外层金属皮和内部药芯，所述外层金属皮为316L不锈钢带，其特征在于：所述内部药芯由造气造渣剂、稳弧剂及合金剂组成，各组成成分的质量百分比为：造气造渣剂40-60％，稳弧剂2-5％，脱氧剂3-15％，合金剂30-50％。
2.如权利要求1所述的一种适合水下环境的低氢型不锈钢自保护药芯焊丝，其特征在于：造气造渣剂由不同质量百分比的萤石、BaF2、碳酸盐和金红石组成，萤石所占比例为22-30％，BaF2所占比例为8-14％，金红石比例为9-13％，碳酸钙所占比例为1-3％。
3.如权利要求1所述的一种适合水下环境的低氢型不锈钢自保护药芯焊丝，其特征在于：合金剂由不同质量百分比的铬镍合金粉和钼铁及锰铁组成，铬镍合金粉按比例进行配制，由真空真空熔炼炉，经雾化成合金粉末，其中镍铬合金占比30-45％，钼铁占比0-2％，锰铁占比0-3％。
4.如权利要求3所述的一种适合水下环境的低氢型不锈钢自保护药芯焊丝，其特征在于：镍铬合金中，Ni与Cr的质量比为50:50；钼铁中，Mo与Fe的质量比为60:40；锰铁中，Mn与Fe的质量比为45：55。
5.如权利要求1所述的一种适合水下环境的低氢型不锈钢自保护药芯焊丝，其特征在于：所述稳弧剂是由质量百分比为1-3％LiF和0-2％CeO2组成。
6.如权利要求1所述的一种适合水下环境的低氢型不锈钢自保护药芯焊丝，其特征在于：所述脱氧剂由3-10％的Al/Mg合金及0-5％的硅铁组成。
7.如权利要求6所述的一种适合水下环境的低氢型不锈钢自保护药芯焊丝，其特征在于：Al/Mg合金中，Al与Mg的质量比为50：50；硅铁中，Si与Fe的质量比为45：55。
8.如权利要求1所述的一种适合水下环境的低氢型不锈钢自保护药芯焊丝的制备方法，其特征在于：按照比例准确称量粉末，使用三维混粉机进行机械混匀，混粉机转速12-20r/min，根据混粉量的不同，混粉时间为4-8小时；药芯焊丝外皮选择316L不锈钢带，钢带规格：0.5mm×8mm；在药芯焊丝生产线上制备出截面呈‘O’形的药芯焊丝，药芯焊丝直径1.6mm，药芯填充率为18-25％。
CN202010307675.6A 2020-04-17 2020-04-17 一种适合水下环境的低氢型不锈钢自保护药芯焊丝 Active CN111571066B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010307675.6A CN111571066B (zh) 2020-04-17 2020-04-17 一种适合水下环境的低氢型不锈钢自保护药芯焊丝

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010307675.6A CN111571066B (zh) 2020-04-17 2020-04-17 一种适合水下环境的低氢型不锈钢自保护药芯焊丝

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111571066A true CN111571066A (zh) 2020-08-25
CN111571066B CN111571066B (zh) 2022-04-26

Family

ID=72119804

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010307675.6A Active CN111571066B (zh) 2020-04-17 2020-04-17 一种适合水下环境的低氢型不锈钢自保护药芯焊丝

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111571066B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110293330A (zh) * 2019-07-03 2019-10-01 哈尔滨工业大学（威海） 一种新型类埋弧焊的自保护药芯焊丝
CN112719687A (zh) * 2020-12-17 2021-04-30 中国人民解放军陆军装甲兵学院 一种用于水下焊接的药芯焊丝
CN114505615A (zh) * 2022-02-28 2022-05-17 山东大学 一种深海湿法fcaw专用药芯焊丝及制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
UA89262C2 (ru) * 2008-03-31 2010-01-11 Институт Электросварки Им. Е.О.Патона Нан Украины Порошковая проволока для мокрой подводной сварки высоколегированных хромоникельмолибденовых сталей типа 17-13-3
UA89266C2 (ru) * 2008-03-31 2010-01-11 Институт Электросварки Им. Е.О.Патона Нан Украины Порошковая проволока для мокрой подводной сварки высоколегированных хромоникелевых сталей типа 18-10
CN106078006A (zh) * 2016-07-07 2016-11-09 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 一种550MPa高强钢用超低氢高韧性无缝药芯焊丝
CN107695560A (zh) * 2017-10-20 2018-02-16 西安理工大学 25Cr2Ni4MoV用气保护药芯焊丝及其制备方法
CN108526752A (zh) * 2018-05-08 2018-09-14 山东省科学院海洋仪器仪表研究所 一种涉水环境下焊接用自保护药芯焊丝
CN108544141A (zh) * 2018-03-15 2018-09-18 西安理工大学 WH80与20Mn23Al用自保护药芯焊丝及其制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
UA89262C2 (ru) * 2008-03-31 2010-01-11 Институт Электросварки Им. Е.О.Патона Нан Украины Порошковая проволока для мокрой подводной сварки высоколегированных хромоникельмолибденовых сталей типа 17-13-3
UA89266C2 (ru) * 2008-03-31 2010-01-11 Институт Электросварки Им. Е.О.Патона Нан Украины Порошковая проволока для мокрой подводной сварки высоколегированных хромоникелевых сталей типа 18-10
CN106078006A (zh) * 2016-07-07 2016-11-09 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 一种550MPa高强钢用超低氢高韧性无缝药芯焊丝
CN107695560A (zh) * 2017-10-20 2018-02-16 西安理工大学 25Cr2Ni4MoV用气保护药芯焊丝及其制备方法
CN108544141A (zh) * 2018-03-15 2018-09-18 西安理工大学 WH80与20Mn23Al用自保护药芯焊丝及其制备方法
CN108526752A (zh) * 2018-05-08 2018-09-14 山东省科学院海洋仪器仪表研究所 一种涉水环境下焊接用自保护药芯焊丝

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张淸辉 等: "《焊接材料研制理论与技术》", 31 January 2002, 冶金工业出版社 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110293330A (zh) * 2019-07-03 2019-10-01 哈尔滨工业大学（威海） 一种新型类埋弧焊的自保护药芯焊丝
CN110293330B (zh) * 2019-07-03 2021-05-11 哈尔滨工业大学（威海） 一种类埋弧焊的自保护药芯焊丝
CN112719687A (zh) * 2020-12-17 2021-04-30 中国人民解放军陆军装甲兵学院 一种用于水下焊接的药芯焊丝
CN114505615A (zh) * 2022-02-28 2022-05-17 山东大学 一种深海湿法fcaw专用药芯焊丝及制备方法
CN114505615B (zh) * 2022-02-28 2023-01-17 山东大学 一种深海湿法fcaw专用药芯焊丝及制备方法
WO2023160718A1 (zh) * 2022-02-28 2023-08-31 山东大学 一种深海湿法fcaw专用药芯焊丝及制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN111571066B (zh) 2022-04-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111571066B (zh) 一种适合水下环境的低氢型不锈钢自保护药芯焊丝
CN101428376B (zh) 一种高铬锰型奥氏体钢碱性全位置气保护药芯焊丝
CN108971795B (zh) 一种高锰奥氏体低温钢用电焊条
JP2015047604A (ja) フラックス入りワイヤ
CN110653518B (zh) 一种lng储罐高锰低温钢用无缝药芯焊丝及制备方法
CN112247398B (zh) 一种利用钢渣制备的结构钢用低氢易焊接碱性药芯焊丝
CN112975208A (zh) 一种炼镁还原罐用耐热不锈钢埋弧焊用金属芯焊丝
CN105665969A (zh) 一种耐蚀钢焊接专用焊条的制作方法
CN115070261A (zh) 一种不锈钢药芯焊丝
KR102480788B1 (ko) 솔리드 와이어 및 용접 조인트의 제조 방법
CN112192090B (zh) 碳化铬增强型镍铝基耐磨堆焊用药芯焊丝及制备方法
CN114845835A (zh) 镍基合金药芯焊丝
JPH0292494A (ja) Ｆｅ基肉盛合金粉末
CN109822258B (zh) 一种低温钢lpg船埋弧焊用药芯焊丝
CN113613828A (zh) 高Cr铁素体系耐热钢用涂药焊条
CN110605497A (zh) 一种lpg船用无缝埋弧药芯焊丝
JPH0825063B2 (ja) ０．５Ｍｏ鋼用、Ｍｎ−Ｍｏ鋼用及びＭｎ−Ｍｏ−Ｎｉ鋼用ガスシールドアーク溶接用フラックス入りワイヤ
CN109226995A (zh) 一种自保护堆焊用药芯焊丝
CN110900033B (zh) 一种气保护矿物粉型314耐热不锈钢药芯焊丝
CN112935623B (zh) 一种新型Ni-Cr-Co-Mo型高温镍基焊丝
CN112475665B (zh) 一种用于e911钢制高压蒸汽管道焊接的专用超低氢焊条及其制备方法
CN110497113B (zh) 一种低能耗多用途的水下湿法焊接自保护药芯焊丝
CN114734162A (zh) 一种低镍奥氏体不锈钢药芯焊带及其制备方法
CN102091885B (zh) 一种Cr-Mo-Al系低合金高强度钢用焊条
CN112917041B (zh) X100管线钢用气保护金属型药芯焊丝及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant